Category Archives: Transports

Superconductors: transport sense fregament

superconductor.jpgEl professor va treure de la capsa un recipient negre tancat. A sobre la taula, hi havia un bol amb dos materials cilíndrics també negres, un dels quals descansava sobre l’altre, estaven apilats. Els alumnes de la classe no sabien què faria el professor, només ells hi va dir que veurien una cosa espectacular. El mestre va obrir el recipient i va sortir un fum blanc de dintre. El va apropar al bol on hi havia els dos materials i va abocar el seu contingut, un líquid transparent que anava soltant fum a mesura que el bol s’omplia .El bol es va acabar d’omplir d’aquest líquid i una boira blanca l’envoltava com passa a la ciutat de Móra un dia d’hivern. De sobte, la peça negra que estava a sobre va cobrar vida i va començar a levitar a sobre de l’altra com si una força invisible l’empenyés cap amunt. I allí es va quedar suspesa… a uns pocs centímetres de l’altra, levitant mentre aquella boira l’envoltava… s’havia format un superconductor.

L’electricitat és el desplaçament d’electrons. Però per a que es produeixi, és necessari un material que permeti aquest pas, els anomenats conductors. Malgrat el seu nom, encara ofereixen una certa resistència al pas d’aquests electrons, pel que s’escalfen quan hi passen, el que es coneix com efecte Joule. El coure i l’alumini són els conductors més usats per transportar l’electricitat, però només són això, conductors, i ofereixen resistència, poca, però la tenen. En canvi, un superconductor és un material que no ofereix cap tipus de resistència al pas de l’electricitat, absolutament cap. No s’escalfa, i tota l’electricitat que hi circula per dintre  ho fa amb total llibertat.

Una de les aplicacions dels superconductors és la de transportar electricitat sense pèrdues d’energia, sense que s’escalfin els fils, vaja. Amb això es pot augmentar els rendiments en el transport. Però un altra utilitat que es pot utilitzar d’aquests material sorgeix arran d’un curiós fenomen que ocorre quan se’ls apropa un iman: és l’anomenat Efecte Meisner. Aquest efecte consisteix en que un superconductor queda atrapat dintre el camp magnètic d’un iman que està prop d’ell de manera que no pot escapar. Els dos materials, iman i superconductor, estan separats a poca distància degut a la força del camp magnètic, però tampoc es poden allunyar degut també a la mateixa força. És com si estiguessin enganxats amb una goma invisible: no els pots ajuntar però tampoc els pots separar. Però per obtenir un superconductor s’ha de posar aquest material per sota una temperatura anomenada crítica, que és quan apareixen aquest curiós comportament.

El següent vídeo explica una possible aplicació dels superconductors: un tren de levitació magnètica. Per cert, el que el professor portava al recipient és nitrogen líquid, que està a -196ºC. El material de sota el bol és un iman i el de sobre un aliatge de YBaCuO (iridi, bari, coure, oxigen). quan aquest material està per sota la seva temperatura crítica, es converteix amb un superconductor, i és per això que levita sobre l’iman quan se li tira el nitrogen líquid a una temperatura tant freda.

[kml_flashembed movie="http://es.youtube.com/v/TeS_U9qFg7Y" width="425" height="350" wmode="transparent" /]

Superconductors: transport sense fregament

superconductor.jpgEl professor va treure de la capsa un recipient negre tancat. A sobre la taula, hi havia un bol amb dos materials cilíndrics també negres, un dels quals descansava sobre l’altre, estaven apilats. Els alumnes de la classe no sabien què faria el professor, només ells hi va dir que veurien una cosa espectacular. El mestre va obrir el recipient i va sortir un fum blanc de dintre. El va apropar al bol on hi havia els dos materials i va abocar el seu contingut, un líquid transparent que anava soltant fum a mesura que el bol s’omplia .El bol es va acabar d’omplir d’aquest líquid i una boira blanca l’envoltava com passa a la ciutat de Móra un dia d’hivern. De sobte, la peça negra que estava a sobre va cobrar vida i va començar a levitar a sobre de l’altra com si una força invisible l’empenyés cap amunt. I allí es va quedar suspesa… a uns pocs centímetres de l’altra, levitant mentre aquella boira l’envoltava… s’havia format un superconductor. Continue reading

Origamis siderals

origami.jpgLa competició al pati de l’escola era molt renyida. Ignasi i Roger estaven disputant la final de “a veure quin avió de paper vola més estona per l’aire”. Les normes eren clares: full din A4, blanc, de 80 grams i sense cap tipus de tractament exterior. Tots dos van arribar a la final amb dos avions molt espectaculars. El primer en llençar va ser Ignasi: 40 segons. Va arribar el torn de Roger: 50 segons.

–         He guanyat! – va dir Roger.
–         Crec que has fet trampa – va dir Ignasi – el teu avió pesa menys.
–         Això no és veritat. El que passa és que no saps perdre.

Mentre tots es van engrascar en aquesta discusió, Simó mirava al cel pensant en que seria una passada llençar avions de paper des d’un satèl.lit per veure si arribarien a tocar a terra… però el que no sabia Simó era que algú ja hi havia pensat i ho volia dur a terme…

Un grup de científics japonesos encapçalats pel professor Shinichi Suzuki, de la Universitat de Tokio, està provant un avió de paper per llençar-lo des de l’Estació Espacial Internacional (ISS) per que torni planejant cap a la terra. Volen que un astronauta japonès que anirà a la ISS llenci 100 avions a l’espai a veure qui de tots arriba a terra.

L’equip de Suzuki està treballant amb un prototip dissenyat per l’Associació Japonesa d’aeroplans Origami, que són els que han dissenyat aquest avió especial, que té una retirada al transbordador espacial. Aquests avions estan tractats amb un compost que augmenta la seva resistència al calor. Fins ara han estat capaços de resistir vents de Mach 7 (set vegades la velocitat del so) i soportar temperatures de 300ºC, insuficients per al seu objectiu. Aquests científics japonesos estan convençuts de la utilitat d’aquest estrany experiment. Diuen que pot ajudar a inspirar el disseny de nous vehicles espacials més lleugers i molt més econòmics que els actuals. També pretenen que inspiri als nens a interessar-se per la ciència.

També tenen calculat on poden caure. Com que la majoria de la superfície terrestre és aigua, calculen que tan sols un 5% pugui tocar terra, dels que creuin l’atmosfera, per suposat. La ISS està a 400 Km orbitant sobre la superfície de la terra, i un vol amb èxit suposaria el major trajecte fet en la història dels avions de paper. De moment, encara no tenen cap sistema de detecció electrònic per rastrejar als avions, pel que s’han limitat a escriure als avions diversos missatges en diversos idiomes al paper demanant que si el troben, el torni al Japó. Aquest experiment, digne de guanyar un IgNobel, no deixa de ser interessant per a un futur en el disseny de les naus espacials del futur.

Origamis siderals

origami.jpgLa competició al pati de l’escola era molt renyida. Ignasi i Roger estaven disputant la final de “a veure quin avió de paper vola més estona per l’aire”. Les normes eren clares: full din A4, blanc, de 80 grams i sense cap tipus de tractament exterior. Tots dos van arribar a la final amb dos avions molt espectaculars. El primer en llençar va ser Ignasi: 40 segons. Va arribar el torn de Roger: 50 segons.

–         He guanyat! – va dir Roger.
–         Crec que has fet trampa – va dir Ignasi – el teu avió pesa menys.
–         Això no és veritat. El que passa és que no saps perdre.

Mentre tots es van engrascar en aquesta discusió, Simó mirava al cel pensant en que seria una passada llençar avions de paper des d’un satèl.lit per veure si arribarien a tocar a terra… però el que no sabia Simó era que algú ja hi havia pensat i ho volia dur a terme… Continue reading

“Never was so much owed by so many to so few”

raf.jpgAquesta frase, “mai tants han degut tant a tan pocs” la va pronunciar el primer ministre britànic Winston Churchil l’any 1940 quan van guanyar la batalla d’Anglaterra a la Segona Guerra Mundial sobre els alemanys. Els pocs als que fa referència són els pilots de la RAF, la Royal Air Force, l’aviació britànica que va fer front a la totpoderosa Luftwaffe alemanya.

A les guerres mai hi ha un guanyador, tots hi perden. Però no es pot negar que l’evolució de la tecnologia avança a passes de gegant quan hi ha conflictes. Els països en guerra inverteixen molts diners i gent capacitada en buscar eines per derrotar l’enemic, i el fet de tenir-les abans que ningú fa treballar als científics que, a base d’investigar molt, troben resultats que seran posteriorment aplicats a la vida quotidiana. L’aviació no va ser una excepció, i la flota aèria alemanya va ser fruit de molts fracassos fins convertir-se en una potent arma destructiva.

Un dels avions que formaven la Luftwaffe eren els Messerschmitt, d’un sol tripulant dotat d’un motor Daimler-Benz de 12 cilindres. La seva velocitat màxima era de 560 Km/h i podia volar a 10.000 metres amb una autonomia de vol de 700 Km. Eren avions que feien autèntiques destrosses per allà on passaven, fins que es van trobar amb un avions més petits i més manejables anomenats Spitfire.

Els Spitfire eren avions anglesos amb motor Rolls Royce capaços de volar a 600 Km/h. Eren segurament menys potents que els alemanys, però les necessitats angleses passaven per tenir una aviació menys pesada i manejable per poder fer front a avions que els hi costava més maniobrar a l’aire. Els alemany no s’esperaven que aquells petits caces els fessin perdre aquella batalla. Però la gran perícia dels pilots britànics al comandament dels Spitfire els va conduir a una victòria que en un principi semblava impossible.

Churchil no va poder deixar de mencionar a aquells homes que van saber usar una eina menys potent que l’alemanya. Es movien en un espai aeri més reduït, el que facilitava la maniobrabilitat dels seus avions, on als Messerchmitt els hi costava més fer-ho.

“Never was so much owed by so many to so few”

raf.jpgAquesta frase, “mai tants han degut tant a tan pocs” la va pronunciar el primer ministre britànic Winston Churchil l’any 1940 quan van guanyar la batalla d’Anglaterra a la Segona Guerra Mundial sobre els alemanys. Els pocs als que fa referència són els pilots de la RAF, la Royal Air Force, l’aviació britànica que va fer front a la totpoderosa Luftwaffe alemanya. Continue reading

Scapa Flow: de la mar a la lluna

scapaflow.jpgVaixells alemanys de la primera guerra mundial han arribat a la Lluna. Aquesta afirmació no és cap tonteria, de fet, és certa d’alguna manera. L’acer d’aquests vaixells va ser utilitzat per fabricar la nau apol·lo 11 que va arribar a la Lluna. Però, què els feia especials a aquests vaixells per utilitzar el seu acer, i on els van trobar?

La resposta és Scapa Flow, una petita regió costanera situada al nord d’Escòcia. L’any 1918, 74 vaixells de la marina alemanya es van internar dintre la badia escocesa pendents d’una reunió a Versalles sobre el futur de la Primera Guerra Mundial. Els alemanys es van rendir finalment i desprès de l’armistici, els vaixells podien passar a mans britàniques. Però l’almirall Ludwig von Reuter, oficial en cap de la flota alemanya a Scapa Flow, va decidir enfonsar tota la flota per evitar precisament que els britànics en poguessin fer-ne us.

Trenta anys desprès es va acabar un altra guerra, en aquest cas la Segona Guerra Mundial. Els nord-americans van llençar dues bombes atòmiques sobre el Japó que els van fer rendir sense cap contemplació. Uns anys més tard, va començar la carrera per enviar l’home a la lluna, i els nord-americans van buscar acer per fer les naus. Però tot l’acer fabricat desprès de les explosions atòmiques tenien traces d’elements radioactius degut a que per fabricar l’acer s’utilitza una gran quantitat d’aire, que transferia la radioactivitat que havia agafat de les explosions. Aquest acer no servia, ja que aparells molt sensibles a les radiacions podien donar lectures errònies, i per anar a la Lluna més aviat suposava un problema.

Però llavors a algú li va venir al cap que hi havia un acer de gran qualitat que no estava contaminat al haver estat 30 anys enterrat sota l’aigua i que no havia patit les radiacions de les bombes atòmiques: la flota alemanya Kaiser Guillem II de Scapa Flow. Aquesta badia és poc fonda, pel que reflotar els vaixells va ser relativament fàcil.

Altres missions espacials que requereixen acer sense traces de radiació han usat també els vaixells alemanys: la sonda Galileo que va anar a Júpiter, o la sonda Pioneer que ja ha superat l’orbita de Plutó. Les ironies del destí han fet que els alemanys que van combatre contra els nord-americans, els facilitessin el material per conquerir l’espai. Va ser també un alemany que treballava per a elsl que va fabricar el coet per anar a la Lluna: Werner von Braun

Scapa Flow: de la mar a la lluna

scapaflow.jpgVaixells alemanys de la primera guerra mundial han arribat a la Lluna. Aquesta afirmació no és cap tonteria, de fet, és certa d’alguna manera. L’acer d’aquests vaixells va ser utilitzat per fabricar la nau apol·lo 11 que va arribar a la Lluna. Però, què els feia especials a aquests vaixells per utilitzar el seu acer, i on els van trobar? Continue reading

El túnel transatlàntic

tuneltransatlantic.jpgLa classe de primer de batxillerat estava de viatge final de curs a París. Venien de Roma, i tenien previst anar a l’Òpera a veure Turandot de Puccini. A molts d’ells no els agradava la idea, preferien un concert de “DJ Peres”. Però hi havia un problema que no acabaven d’entendre: les entrades eren del teatre Metropolitan de Nova York, i això estava bastant lluny de París i feia falta només una hora per al començament.

– Tranquils- va dir el professor.- arribarem a temps
– Però com?- va contestar un del batxillerat científic- . És impossible, això està a l’altra punta de món.
– Això ja us ho expliquem nosaltres, que sabem de què va – va dir Jaume -. Anirem amb el tren que creua el túnel transatlàntic. Amb una hora arribarem a Nova York.
– Efectivament, – va dir el professor-. No us en lliurareu de Turandot…

 

Aquesta història podria ser certa si es du a terme un túnel transatlàntic de 5000 kilòmetres per on circularien trens de levitació magnètica a 8000 Km/h. Per fer-vos una idea, el tren més ràpid ara mateix no arriba als 500 Km/h, i els avions comercials ho fan a uns 800 Km/h. Això suposa unir Nova York i Paris en poc menys d’una hora.

Aquest túnel es faria a 100 metres de profunditat, la justa per no tenir problemes amb els vaixells que circulen per la superfície, i que la pressió de l’aigua no sigui excessiva. Per que es mantingués quiet, s’anclaria al fons marí mitjançant cables d’acer. Aquest cables podrien destensar-se per evitar possibles impactes amb submarins o balenes.

La tecnologia per fer-los moure seria amb trens MAGLEV, de levitació magnètica, els únics que actualment podrien arribar a aquestes velocitats, ja que els elèctrics i els de gasolina no ho poden fer degut al fregament amb les vies tant gran que pateixen. Els trens magnètics no tenen fregament al volar literalment per la via. Però encara hi ha un fregament que tenen que vèncer: el de l’aire. Quan més es corre, més aire s’ha d’apartar i més fregament hi ha. Per això s’ha pensat en treure l’aire de túnel, crear el buit, el que afavoriria que arribessin a altíssimes velocitats.

Un altre problema és l’anomenada força G. És la sensació que es produeix quan es pateix una acceleració o desceleració. La sensació de que un cos pesa més és més gran quan més gran és aquesta variació de la velocitat, pel que s’ha pensat que per reduir aquesta força G, durant 18 minuts, uns 1200 Km, l’acceleració seria moderada, la justa per no partir aquest problema. Per frenar, el mateix: durant 18 minuts es frenaria molt a poc a poc per reduir la sensació d’aquesta força.

Un darrer problema és l’econòmic. S’han calculat desenes de bilions d’euros per dur-lo a terme. Per veure fins a quin punt és monstruosa aquesta obra, la quantitat d’acer necessària per fabricar-lo seria la producció mundial d’un any sencer si es treballés les 24 hores del dia.

Quedaria també el problema del jet lag, que son desequilibris del rellotge biològic de la persona que el pateix degut als canvis horaris. El cos es pensa que ha de ser de nit quan encara és de dia, o a l’inrevés, produint trastorns com insomni, marejos i fins i tot, vòmits. Però aquest seria un problema menor si la recompensa és veure una òpera al teatre Metropolitan de Nova York… no?

Que tingueu bon viatge i ens retrobem a la tornada de vacances.

Els següent vídeo explica com seria aquesta idea.

 [kml_flashembed movie="http://www.youtube.com/v/oLbDNO1z69w" width="425" height="350" wmode="transparent" /]

El túnel transatlàntic

tuneltransatlantic.jpgLa classe de primer de batxillerat estava de viatge final de curs a París. Venien de Roma, i tenien previst anar a l’Òpera a veure Turandot de Puccini. A molts d’ells no els agradava la idea, preferien un concert de “DJ Peres”. Però hi havia un problema que no acabaven d’entendre: les entrades eren del teatre Metropolitan de Nova York, i això estava bastant lluny de París i feia falta només una hora per al començament.

– Tranquils- va dir el professor.- arribarem a temps
– Però com?- va contestar un del batxillerat científic- . És impossible, això està a l’altra punta de món.
– Això ja us ho expliquem nosaltres, que sabem de què va – va dir Jaume -. Anirem amb el tren que creua el túnel transatlàntic. Amb una hora arribarem a Nova York.
– Efectivament, – va dir el professor-. No us en lliurareu de Turandot… Continue reading